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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Polierprozesse
und spezieller auf Prozesse zum Polieren von Halbleitervorrichtungssubstraten.
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Hintergrund der Erfindung
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Chemisch-Mechanisches
Polieren (CMP) wird derzeit zum Polieren einer Vielzahl von in Halbleitervorrichtungen
zu findenden Materialien verwendet. Zu diesen Materialien gehören Metalle,
wie zum Beispiel Wolfram, Aluminium und Kupfer. Unabhängig vom
Typ des zu polierenden Materials werden ähnliche Verfahren verwendet.
Beispielsweise beinhaltet ein Poliersystem typischerweise eine Polierplatte,
auf der ein Polierbelag befestigt ist. Während die Platte gedreht wird,
wird ein Polierschlamm ausgegeben während ein Halbleiter- Wafer gegen den Belag
gepresst wird. Eine Kombination aus der chemischen Reaktion zwischen
dem Polierschlamm und der zu polierenden Schicht und der mechanischen Wechselwirkung
zwischen Schleifmitteln im Polierschlamm und der zu polierenden
Schicht bewirken die Planarisierung der Schicht.
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In
einigen Fällen
sind zwei Schichten aus unterschiedlichen Materialien übereinander
in einem Halbleitersubstrat abgelagert und müssen beide poliert werden,
vorzugsweise in einem kontinuierlichen Poliervorgang, um die Durchlaufzeit
zu minimieren. Kommerziell verfügbare
Polierschlämme
bieten keine idealen Eigenschaften zum Polieren von zwei ungleichen
Materialen während
desselben Poliervorgangs. Beispielsweise unterscheiden sich beim
Polieren von Wolfram, das auf einer Titan/Titannitrid-Schicht abgelagert
ist, die Poliereigenschaften von Wolfram und der Titanschicht sehr
stark. Titan ist ein Material, das relativ schwierig mit einer Polierschlamm-Zusammensetzung
zu polieren ist, die für Wolfram-Polierung
optimiert ist. Polierschlammrezepturen, die erfolgreich Titan polieren,
polieren typischerweise Wolfram nicht genauso schnell wie andere
Polierschlämme.
In den meisten Fällen
führt das Optimieren
der Polierbedingungen für
ein Material, zum Beispiel Wolfram, zu einer Verschlechterung der Poliereigenschaften
der anderen Materialien, zum Beispiel Titan.
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Ein
bekanntes Verfahren zum Polieren einer Kombination von Wolfram und
Titan ist, einen relativ harten oder abrasiven Polierbelag, wie
zum Beispiel einen Suba 500, hergestellt von Rodel, Inc., Delaware,
mit einem Polierschlamm zu verwenden, der entworfen ist zur Wolframpolierung
(zum Beispiel ein Eisen(III)-Nitrat-Polierschlamm). Der Polierschlamm reagiert
nicht signifikant chemisch mit dem Titan, weswegen die Verwendung
eines härteren
Polierbelags effektiv ist, um mechanisch Titan zu entfernen. Dennoch
gehören
zu den Problemen mit diesen Verfahren 1) eine geringere Wolfram-Polierrate
als wenn ein weicherer Belag benutzt wird und 2) eine große Oxidentfernung
oder Erosion während
des Polierens. Oxidentfernung oder Erosion ist unerwünscht, denn sie
ist im Allgemeinen ungleichförmig
auf dem Wafer, wobei sie schneller geschieht in dichten Funktionsfeldern
und langsamer in peripheren Bereichen. Eine Verwendung eines weicheren
Belags, wie zum Beispiel eines Politex-Belags, ebenfalls von Rodel, Inc., Wilmington,
Delaware, führt
zu weniger Oxidentfernung, aber entfernt Titan unzureichend.
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Ein
anderes Verfahren, um das Problem des Polierens von Wolfram und
Titan zu bewältigen,
besteht darin, das Wolfram wegzupolieren, aber die Titanschicht
auf ihrem Platz zu lassen. (Eine) Verbindungsmetallschicht(en),
wie zum Beispiel Aluminium, wird dann auf der verbleibenden Titanschicht
abgelagert, und die Aluminium- und Titanschichten werden gleichzeitig
gemustert und geätzt.
Durch das Ätzen der
Titanschicht mit dem Aluminium wird die Notwendigkeit beseitigt,
das Titan wegzupolieren. Allerdings ist die Titanschicht trotzdem
dem Polierprozess während
des Polierens von Wolfram ausgesetzt. In Folge dessen ist die Qualität des Titans
unter dem Aluminium mangelhaft und die Zuverlässigkeit der resultierenden
Aluminiumverbindungen ist herabgesetzt.
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Ein
anderer Ansatz, ungleiche Schichten zu polieren, ist in
US 5,516,346 offenbart.
US 5,516,346 offenbart einen
Polierprozess mit drei Polierschlämmen, bei dem ein erster Kaliumhexacyanidoferrat(III) enthaltender
Polierschlamm, der einen pH-Wert von weniger als 4 und mehr als
2 hat, verwendet wird, um Wolfram-, Wolfram-Silizid-, Kupfer- oder
Titannitrid-Belag zu polieren, ein zweiter Polierschlamm, der durch
Verdünnen
des ersten Polierschlamms mit entionisiertem Wasser in einem Verhältnis von
ungefähr 9:1
erzeugt wird, um Titannitrid zu polieren, und ein dritter, Kaliumfluorid
enthaltender Polierschlamm, der einen pH-Wert von ungefähr 5,2 hat,
um Titan zu polieren.
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EP-A-0 295 754 offenbart
die Verwendung von Oxalsäure
in Polierfluiden zum Polieren von Metallen.
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Folglich
gibt es in der Industrie einen Bedarf, einen Polierprozess einzuführen, mit
dem zwei ungleiche leitfähige
Materialen auf eine kostengünstige Weise
poliert werden können,
die zuträglich
ist für
ein Fertigungsumfeld.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem
ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Herstellen einer Halbleitervorrichtung zur Verfügung, wie es in Anspruch 1
beansprucht wird.
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Weitere
Aspekte ergeben sich wie in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Ansicht einer chemisch-mechanischen Poliervorrichtung zum Polieren
einer Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2–5 veranschaulichen
in Schnittzeichnungen einen Abschnitt eines Halbleitervorrichtungssubstrats,
der entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden poliert wird.
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6 veranschaulicht
in einer Schnittzeichnung einen Abschnitt eines Halbleitervorrichtungssubstrats,
hergestellt entsprechend einer anderen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
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Allgemein
stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Polieren von
zwei ungleichen leitfähigen
Materialien vor, die auf einem Halbleitervorrichtungssubstrat abgelagert
sind. Während
dem Stand der Technik entsprechende Techniken zum Polieren von sequentiell
abgelagerten ungleichen Materialien einen gemeinsamen Polierschlamm
und Satz von Polierparametern verwenden, optimiert die vorliegende
Erfindung das Polieren von jedem der leitfähigen Materialien unabhängig, obwohl
dieselbe Polieranlage für
eine effiziente Herstellung verwendet wird. In einer Ausführungsform
wird eine Wolframschicht auf einer Titanschicht abge lagert, und
die zwei Schichten werden mit einer Poliervorrichtung, aber zwei
unterschiedlichen Polierschlammrezepturen poliert. Eine erste Polierschlammzusammensetzung
ist für
das Polieren von Wolfram optimiert, und eine zweite Polierschlammzusammensetzung
ist für
das Polieren von Titan optimiert. Die beiden Polierschlämme können sequentiell
auf dieselbe Polierplatte und Belag aus zwei unterschiedlichen Quellen
ausgegeben werden, wobei der erste Polierschlamm ausgegeben wird,
bis das Wolfram entfernt ist und die Polierschlammausgabe umgeschaltet
wird auf den zweiten Polierschlamm, um das Titan zu entfernen. In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die erste Polierschlammzusammensetzung ein auf Eisen(III)-Nitrat basierender
Polierschlamm, während
die zweite Polierschlammzusammensetzung ein auf Oxalsäure basierender
Polierschlamm ist. In dieser Ausführungsform haben beide Polierschlämme einen ähnlichen
pH-Wert (sowohl
Eisen(III)-Nitrat als auch Oxalsäure
sind sauer). Eine Verwendung eines Oxalsäure-Polierschlamms als die
zweite Polierschlammzusammensetzung poliert nicht nur Titan effizienter
als herkömmliche
Wolfram-Polierschlammrezepturen, sondern
bindet auch Eisenatome, um eine ungewollten Eintragung von Eisen
in dielektrische Schichten des Halbleitervorrichtungssubstrats zu
verhindern. Vorzugsweise wird ein Polieren der zwei leitfähigen Schichten
erreicht, indem derselbe Polierbelag verwendet wird und während das
Halbleitersubstrat kontinuierlich in Kontakt mit dem rotierenden
Belag ist, wobei aber die zwei unterschiedlichen Polierschlämme sequentiell
auf denselben Belag aufgebracht werden, um die zwei unterschiedlichen
leitfähigen
Materialien zu polieren. Dadurch, dass die zwei unterschiedlichen
Polierschlämme
bloß auf
dieselbe Polier platte und Belag ausgegeben werden, wird die Herstellungszeit
nicht nachteilig beeinflusst, da ein Transport der Wafer zwischen
Poliervorgängen
unnötig
ist.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile werden besser verständlich durch
die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den 1–5.
Es ist wichtig, herauszustellen, dass die Abbildungen nicht notwendigerweise
maßstabgerecht
sind und dass voraussichtlich andere Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung gibt, die nicht speziell veranschaulicht sind.
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1 beinhaltet
eine schematische Ansicht eines Abschnittes einer chemisch-mechanischen
Poliervorrichtung 10, geeignet zur Verwendung bei der Ausführung der
vorliegenden Erfindung. Die chemisch-mechanische Poliervorrichtung 10 hat
zwei Bereiche, die einen Zufuhrbereich 11 und einen Polierbereich 13 beinhalten.
Innerhalb des Zufuhrbereiches gibt es zwei Behälter 111 und 112.
Die zwei Behälter 111 und 112 enthalten
zwei verschiedene Polierfluide zum Polieren von zwei verschiedenen
leitfähigen
Schichten eines Halbleitervorrichtungssubstrats gemäß der vorliegenden
Erfindung. Der Behälter 111 enthält beispielsweise
einen Wolfram polierenden Schlamm, wie zum Beispiel Eisen(III)-Nitrat, und Behälter 112 enthält einen
Polierschlamm, ausgewählt,
um Titan zu polieren, wie zum Beispiel einen Oxalsäure-Polierschlamm.
Während
in der in 1 veranschaulichten Ausführungsform
die zwei verschiedenen Polierschlämme als bereits gemischt dargestellt
sind (d. h. die drei Hauptkomponenten des Polierschlamms – oxidierendes
Mittel, abrasive Partikel, und Wasser – sind zusammenge mischt in
dem Behälter),
ist es wichtig, zu verstehen, dass die oxidierenden Komponenten
und die verdünnten
abrasiven Komponenten der Polierschlämme separat gespeichert und
abgegeben und dann nahe des Punktes der Ausgabe auf den Polierbelag
gemischt werden können.
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Die
Polierschlämme
innerhalb der Behälter 111 und 112 schließen durch
die Zufuhrleitungen 113 und 114 zu einer Sammelleitung 121.
Pumpen 115 und 116 regulieren den Fluss durch
die Zufuhrleitungen 113 und 114. Sammelleitung 121 reguliert
den Fluss der Polierschlämme
zu dem polierenden Belag. Ventile (nicht abgebildet) werden von
der Poliervorrichtung geöffnet
und geschlossen in Abhängigkeit
davon, welcher der zwei Polierschlämme an den Polierbelag abgegeben
werden soll.
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Nach
dem Durchlaufen der Sammelleitung fließt der gewünschte Polierschlamm durch
ein Stück eines
Ausgaberohres 122 und wird an den Polierbereich 13 abgegeben.
Der Polierbereich 13 beinhaltet eine Wanne 131,
eine Platte 132 und einen Polierbelag. Der Einfachheit
halber wird die Kombination aus der Platte und dem Polierbelag nur
als die Platte 132 bezeichnet. Über der Platte 132 befindet
sich eine Substrat-Haltevorrichtung 133 und ein Halbleitervorrichtungssubstrat 134.
Während
des Polierens wird der Polierschlamm vom Rohr 122 auf die
Platte 132 ausgegeben, und überschüssiger Polierschlamm wird letztendlich
von der Wanne 131 aufgenommen, wobei zu diesem Zeitpunkt
der Polierschlamm recycelt oder verworfen werden kann. Substrat 134 wird gegen
den Belag gehalten, während
der Polierschlamm ausgege ben wird und während die Platte rotiert, um
freiliegende Schichten den Substrats zu polieren.
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2–5 veranschaulichen
in Schnittzeichnungen ein Beispiel, wie ein Halbleitervorrichtungssubstrat 250 unter
Verwendung von beispielsweise der Poliervorrichtung aus 1 in
Ausführung der
vorliegenden Erfindung bearbeitet wird.
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Halbleitervorrichtungssubstrat 250 in 2 beinhaltet
eine Metallverbindung 252 mit einer darüberliegenden Antireflexionsbeschichtung 254 (ARC: anti-reflective
coating). Metallverbindung 252 kann gebildet sein aus Aluminium,
Aluminium vermischt mit Kupfer oder Silicium, Kupfer, einer Kupferlegierung
oder ähnlichem.
Die ARC 254 ist typischerweise ein Metallnitrid, wie zum
Beispiel Titannitrid, Tantalnitrid, Aluminiumnitrid oder ähnliches.
Eine interlevel dielektrische (ILD) Schicht 255 ist abgelagert über einer
Metallverbindung 252 und ARC 254 und wird geätzt, um
eine Durchgangsaussparung zu bilden (auch bekannt als eine Kontaktöffnung),
die einen obersten Abschnitt der Metallverbindung 252 freilegt. Eine
ILD-Schicht 255 ist normalerweise ein Oxidmaterial, das
chemisch aufgedampft ist und dotiert oder undotiert sein kann. Die
Durchgangsaussparung wird mit herkömmlichen anisotropen Trockenoxidätzverfahren
geätzt.
So weit beschrieben, kann ein Halbleitervorrichtungssubstrat 250 unter
Verwendung von herkömmlichen
Halbleiter-Herstellungsverfahren erstellt werden.
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Nachdem
eine Durchgangsaussparung erstellt ist, wird eine Anschlussschicht
durch sequentielles Ablagern einer Titanschicht 256 über der
oberen Oberfläche
der ILD-Schicht und innerhalb der Durchgangsaussparung erstellt,
wie in 2 gezeigt. Nach dem Ablagern einer Titanschicht 256 wird das
Anschlussfüllmaterial
abgelagert. In einer Ausführungsform
ist dieses Material eine Wolframschicht 258, wie in 2 gezeigt.
Zusätzlich
zur Titanschicht 256 kann eine Titannitridschicht (nicht
abgebildet) zwischen der Titanschicht 256 und Wolframschicht 258 verwendet
werden. Titan- und/oder Titannitridschichten fungieren als Adhäsions- und Grenzschichten
in der Verbindungsmetallbeschichtung. Die Titanschicht ist typischerweise
viel dünner
als das Anschluss-Füllmaterial.
Beispielsweise ist die Titanschicht 256 weniger als 1000 Å dick,
während
die Wolframschicht wenigstens die Hälfte der Weite der Durchgangsaussparung
beträgt
und gewöhnlich
zwischen 2000 und 10 000 Å ist.
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Sowohl
die Wolframschicht 258 als auch die Titanschicht 256 außerhalb
der Aussparung müssen entfernt
werden, um einen Anschluss innerhalb der Durchgangsaussparung herzustellen.
Dies wird durch Polieren gemäß der vorliegenden
Erfindung erreicht. Die Wolframschicht wird zuerst unter Verwendung
der zuvor beschriebenen Poliervorrichtung 10 entfernt.
Vorzugsweise ist der verwendete Polierbelag ein relativ weicher
(wobei seine Shore-D-Härte weniger
als 45 beträgt,
wie zum Beispiel bei dem zuvor erwähnten Politex Polierbelag),
aber härtere
Belag-Materialien (mit Härten
höher als
Shore-D 45, wie zum Beispiel Suba 500 Beläge) sind
auch geeignet. Ein erster Polierschlamm wird von einem Behälter 111 durch
eine Zufuhrleitung 113 und eine Sammelleitung 121 gepumpt
und wird durch das Ausgaberohr 122 auf die Platte 132 ausgegeben.
Im Fall des Polierens einer Wolframschicht ist ein bevorzugter Polierschlamm
eine saure Eisen(III)-Nitrat-Chemie (Fe(NO3)3 in Kombination mit Wasser und Aluminiumoxid-Schleifmittel-Partikeln.
Das Polieren wird durchgeführt,
bis die Wolframschicht von überall
außerhalb
der Durchgangsaussparung entfernt ist, wie in 3 gezeigt,
um so einen Wolframanschluss 260 innerhalb der Durchgangsaussparung
herzustellen. Um zu bestimmen, wann das Wolfram angemessen entfernt
wurde, kann ein zeitgesteuertes Polieren oder jede Art von Endpunkterkennung
für das
Polieren verwendet werden. Ausgaberaten, Rotationsgeschwindigkeiten
und Polierzeiten und Drücke
zum Entfernen des Wolframs sind innerhalb üblicher Bereiche optimiert.
Als ein Beispiel wird eine 6000 Å Wolframschicht für ungefähr zwei
Minuten unter der Verwendung eines Druckes von 5 Pfund pro Quadratzoll
(PSI: pounds per square inch) und einer Rotationsgeschwindigkeit
von 30 Umdrehungen pro Minute (RPM: revolutions per minute) und
einem Polierschlamm mit einem zehnprozentigen Massenanteil Eisen(III)-Nitrat-Lösung in
einem 1:1-Verhältnis
mit einem sechsprozentigen Massenanteil Aluminium-Schleifmittel
in entionisiertem Wasser poliert. Ein solcher Polierschlamm hat
einen pH-Wert von weniger als 2 und im Allgemeinen im Bereich von
1,2–1,5. Unter
solchen Bedingungen wird Wolfram mit einer Rate von ungefähr 6000 Å pro Minute
poliert, während
Titan mit einer Rate von nur 300–400 Å pro Minute poliert wird.
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Nach
dem Entfernen der Wolframschicht 258 außerhalb der Durchgangsaussparung,
wie in 3 gezeigt, wird die Polierschlamm-Chemie umgeschaltet,
um den Polierschlamm von einem Behälter 112 an die Polierplatte
zum Entfernen der Titanschicht 256 abzugeben. Ein Umschalten
der Polier schlämme wird
erreicht, indem das Ventil der dem ersten Polierschlamm zugeordneten
Sammelleitung geschlossen und das dem zweiten Polierschlamm zugeordnete Ventil
geöffnet
wird. Der zweite Polierschlamm wird dann vom Behälter 112 durch eine
Zufuhrleitung 114 und Sammelleitung 121 abgegeben
und wird durch das Ausgaberohr 122 auf die Platte 132 ausgegeben. Während des
Umschaltens von dem ersten Polierschlamm zu dem zweiten Polierschlamm
wird die Platte weiterhin gedreht, und das Substrat wird weiterhin
mit einigem Druck gegen den Polierbelag gehalten. Wenn der Polierschlamm-Chemiewechsel durchgeführt ist,
wird die Titanschicht mit einer viel schnelleren Rate poliert als
jedes Titan, das während des
Polierens des Substrats mit dem ersten Polierschlamm freigelegen
hatte.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform,
in der Titan poliert wird, ist der zweite Polierschlamm ein Oxalsäure-Polierschlamm mit
Oxalsäure
(HCOOH)2 oder HO2CCO2H] in Kombination mit Wasser und Aluminiumoxid-Schleifmittelpartikeln.
Ein Polieren wird durchgeführt,
bis die Titanschicht 256 überall außerhalb der Durchgangsaussparung
entfernt ist, wie in 4 gezeigt. Zur Bestimmung, wann
das Titan angemessen entfernt ist, kann wieder ein zeitgesteuertes
Polieren oder jede Art von Endpunkterkennung für das Polieren verwendet werden.
Ausgaberaten, Rotationsgeschwindigkeiten und Polierzeiten und Drücke, um
das Wolfram zu entfernen, werden innerhalb üblicher Bereiche optimiert.
Als ein Beispiel wird eine 400 Å Titanschicht
für ungefähr 30 Sekunden
unter Verwendung eines Druckes von 5 PSI und einer Rotationsgeschwindigkeit
von 30 RPM und einem Polierschlamm aus 0,5 Prozent Massenanteil Oxalsäurelösung in
einem 1:1 Verhältnis
mit 6 Prozent Massenanteil Aluminium-Schleifmittel in entionisiertem
Wasser poliert. Ein solcher Polierschlamm hat einen pH-Wert von
weniger als 2 und im Allgemeinen im Bereich von 1,2–1,5. Da
der Oxalsäure-Polierschlamm
nicht hoch-selektiv zur ILD-Schicht 255 ist,
ist es bevorzugt, dass ein weicher Belag (wie oben beschrieben)
zum Polieren der Titanschicht 256 verwendet wird, um ein übermäßiges und
möglicherweise
nicht gleichförmiges
Oxidentfernen zu vermeiden. Unter diesen Bedingungen wird Wolfram
mit einer Rate von weniger als 200 pro Minute poliert, während Titan
mit einer Rate von ungefähr
1500 Å pro
Minute poliert wird.
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Nach
dem Entfernen der ungleichen leitfähigen Schichten, wird das Substrat 256 vorzugsweise zu
einer Endbehandlungsplatte der Poliervorrichtung (nicht abgebildet)
bewegt, um verbliebene Partikel von der Oberfläche des Substrats 250 zu
entfernen. In einer Ausführungsform
kann eine kurze dielektrische Politur unter Verwendung eines basischen
Polierschlamms auf der Endbehandlungsplatte durchgeführt werden,
um eine ebene Oberfläche
für die ILD-Schicht 255 zur
Verfügung
zu stellen. Es folgt eine Wasserspülung, um jeden verbliebenen
basischen Polierschlamm zu entfernen. In einer weiteren Ausführungsform
wird nur Wasser (ohne den basischen Polierschlamm) über der
Endbehandlungsplatte zugeführt.
Die Endbehandlungsplatte hat typischerweise einen weichen Belag,
der mit dem Polierbelag identisch sein kann (vergleiche zum Beispiel die üblicherweise
zugeordnete gleichzeitig anhängige
Anmeldung von Kim et al. mit dem Titel "Process for Polishing a Semiconductor
Device Substrate",
Seriennummer 08/780,113, eingereicht am 26. Dezember 1996). Da die
meisten kommerziell verfügbaren Poliervorrichtungen
nur zwei Platten haben (typischerweise eine zum Polieren und eine
zum Glanzschleifen oder zur Endbehandlung) und da eine Endbehandlung
oder ein Glanzschleifpolieren der ILD-Schicht 255 bevorzugt
ist, nachdem eine Metallschicht entfernt wurde, ist es bevorzugt,
dass das Polieren der ungleichen leitfähigen Materialien gemäß der Erfindung
auf derselben Platte erfolgt, um so Nutzfläche und Kapitalaufwendungen
bestmöglich auszunutzen.
So kann die zweite Platte der Poliervorrichtung zur Endbehandlung
verwendet werden. Alternativ könnte
ein Endbehandlungsschritt auf einer separaten Maschine durchgeführt werden,
und jede der beiden Platten der Poliervorrichtung 10 könnte dazu
verwendet werden, eine andere der leitfähigen Schichten zu entfernen,
oder der Endbehandlungsschritt könnte
insgesamt ausgelassen werden.
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Nachdem
die Anschlussherstellung durch das Entfernen der Wolframschicht 258 und
der Titanschicht 256 abgeschlossen ist, wird das im Wesentlichen
vollständige
Halbleitervorrichtungssubstrat 250 erstellt, wie in 5 gezeigt.
Eine weitere Titanschicht 262 oder eine Kombination von
Titan und Titannitrid wird abgelagert, gefolgt von einer zweiten Ebene
einer Metallbeschichtung 264. Die Metallbeschichtung 264 ist ähnlich wie
die Metallbeschichtung 252 zum Beispiel aus Aluminium,
eine Aluminiumlegierung, Kupfer, einer Kupferlegierung oder ähnlichem
hergestellt. Wenn die zweite Ebene der Metallbeschichtung die oberste
Ebene von Metallbeschichtungen für
Verbindungen innerhalb einer Halbleitervorrichtung ist, wird eine
Passivierungsschicht 266 abgelagert, um die Vorrichtung
zu vervollständigen.
Die Passivierungsschicht 266 besteht wahrscheinlich aus
einem dotierten Oxid, Nitrid, Siliciumoxinitrid, Polyimid oder einem ähnlichen
bekannten Passivierungsmaterial.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung beschrieben wurde bezüglich eine speziellen Ausführungsform,
wobei Wolfram und Titan poliert werden, ist es wichtig festzustellen,
dass die vorliegende Erfindung nützlich
ist zum Polieren von allen jeweils zwei ungleichen übereinander
liegenden leitfähigen
Materialien. Zum Beispiel kann die Erfindung im Zusammenhang mit
einem Polieren einer Metallbeschichtungsschicht 264 aus
Aluminium und einer darunter liegenden Titanschicht 256 in
einer eingelegten Verbindungsauftragung verwendet werden, wie in
einem Halbleitervorrichtungssubstrat 350 in 6 gezeigt. In
eingelegten Auftragungen wird ein Anschluss zur Verbindung zu der
darunter liegenden Metallverbindung 252 nicht aus einem
Material hergestellt, das unterschiedlich ist zu der Verbindungsmetallbeschichtung.
Stattdessen füllt
die nächste
Verbindungsmetallbeschichtung, zum Beispiel Aluminium oder Kupfer,
sowohl eine Durchgangsaussparung 266 als auch einen Verbindungsschlitz
oder Kanal 268, der innerhalb der ILD 255 gebildet
ist. Ein einziger Poliervorgang wird zum Entfernen des Aluminiums
und des Titans von oberhalb der ILD verwendet, wobei dasselbe Material
in der Durchgangsaussparung und, wie gezeigt, den Verbindungskanälen gelassen
wird. Des Weiteren muss die darunter liegende Metallschicht nicht
Titan sein, um von der Verwendung einer Oxalsäure-Polierschlamm-Zusammensetzung zu
profitieren. Andere Refraktärmetall
enthaltende Materialien können
als eines der ungleichen Materialen verwendet werden.
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Die
vorangegangene hier enthaltene Beschreibung und Darstellungen demonstrieren
viele der Vorteile, die mit der vorliegenden Erfindung verbunden
sind. Insbesondere wurde offenbart, dass zwei ungleiche leitfähige Materialien
poliert werden können,
wobei jedes beständige
Polierschlamm-Rezepturen
verwendet, die entworfen sind, um die Polierraten und Bedingungen
für jedes
Material zu optimieren. Darüber
hinaus ist der Polierprozess einfach in existierende Polierprozesse
zu integrieren. Poliervorrichtungen sind heutzutage bereits zum
Aufnehmen von mehr als einer Komponente durch ihre Verteilsysteme
ausgerüstet,
und die meisten haben mehr als eine Polierplatte (auch wenn dies
keine Voraussetzung zum Anwenden der Erfindung ist). Noch ein weiterer
Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Verwendung
von Oxalsäure
zum Polieren einige der nachteiligen Beeinflussungen der Verwendung
von Polierschlämmen
aufhebt, die Schwermetalle enthalten (wie Alkalimetalle, Erdalkalimetalle
und Übergangselemente).
Beispielsweise resultiert die Verwendung von Eisen(III)-Nitrat zum Polieren
von Wolfram in Eisen-Verunreinigung der ILD-Oxidschichten. Die Verwendung einer
Oxalsäure in
Folge der Verwendung eines Eisen(III)-Nitrat-Polierschlamms ist
vorteilhaft, da die Oxalsäure
das Eisen bindet, das in dem Polierbelag oder auf dem Substrat verblieben
sein könnte,
wodurch verhindert wird, dass das Eisen eine Oxid-ILD verunreinigt.
Bei der Ausführung
der Erfindung wurde herausgefunden, dass die Eisenkonzentration
innerhalb der ILD geringer als 1E12 Atome/cm2 in
den oberen 200 Å der
freiliegenden ILD-Oberfläche
war, im Vergleich zu 1E14 Atomen/cm2, wenn
allein ein Eisen(III)-Nitrat-Polierschlamm verwendet wird.
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Somit
ist es ersichtlich, dass gemäß der Erfindung
ein Prozess zum Polieren ungleicher leitfähiger Materialien in einem
Halbleitervorrichtungssubstrat zur Verfügung gestellt wurde, der vollkommen
den Anforderungen und Vorteilen entspricht, die zuvor dargelegt
wurden. Auch wenn die Erfindung beschrieben und dargestellt wurde
in Bezug auf spezifische Ausführungsformen
davon, ist es nicht beabsichtigt, dass die Erfindung auf diese der
Veranschaulichung dienenden Ausführungsformen
beschränkt
ist.